生物电阻抗断层成像系统及其数据采集方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物电阻抗断层成像系统及其数据采集方法。其中生物电阻抗断层成像系统，包括生物电阻抗断层成像设备与上位机，生物电阻抗断层成像设备包括：数据采集模块；PCIe模块，在波形数据采集并处理完毕之后向上位机发送中断指令通知数据采集完成；据整合模块，用于缓存实时采集的波形数据，并按照预设规则对多段波形数据进行排列重组之后，通过直接内存访问技术存入PCIe模块的内存中；数据预处理模块，通过直接内存访问技术解算出波形数据的实部和虚部，并将波形数据的实部与虚部写入至所述PCIe模块的内存中；上位机，启用多通道通过直接内存访问技术读取处理后的波形数据。本发明专利技术提升了生物电阻抗断层成像系统的实时性。时性。时性。

【技术实现步骤摘要】
生物电阻抗断层成像系统及其数据采集方法


[0001]本专利技术涉及生物电阻抗断层成像的
，尤其涉及一种生物电阻抗断层成像系统及其数据采集方法。

技术介绍

[0002]生物电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)，是一种非侵入性的医学成像类型，基本原理是在被测量目标组织表面施加安全激励电流(电压)信号，同时测量目标组织表面的电压(电流)信号，由所测的信号采用图像重构算法得到被检测组织内的阻抗(或阻抗变化)图像分布。
[0003]EIT系统由于其成像算法缘故，数据采样时间较长。也因此需要缓冲大量的数据，缓冲的数据突发传输时，如果传输带宽不足，在传输上消耗的时间就非常漫长，直接影响EIT设备整体成像速度，进而影响用户体验。
[0004]现有传输接口，如千兆网络接口，传输带宽不能满足要求，万兆网络接口，带宽能满足要求，但Arm侧支持万兆网络接口的芯片成本较高，型号少、协议的弹性也不够强。为了解决该技术问题，现有技术中出现了PCIe硬核以及DMA的技术手段。
[0005]PCIe(PCI Express)为第三代高性能I/O总线，具有速度快、点对点串行传输、两端设备可以独享带宽、扩展灵活方便等优点。其中，PCIE DMA数据传输技术通过对数据的直接存储访问，有效降低了数据传输对处理器资源的占用，能够显著提高系统运行效率。
[0006]直接内存访问(Direct Memory Access，DMA)是计算机科学中的一种内存访问技术。它允许某些电脑内部的硬件子系统，可以独立地直接读写系统内存，而不需中央处理器(CPU)介入处理。在同等程度的处理器负担下，DMA是一种快速的数据传送方式。
[0007]以公开号为CN111090221B的现有技术为例，该现有技术公开了一种用于直写式光刻系统中的PCIe DMA数据传输系统及其传输方法。传输系统包括上位机、PCIe硬核、引擎控制模块、寄存器读写模块、C2H异步缓冲模块、H2C异步缓冲模块和用户接口模块；上位机和PCIe硬核交互式连接；PCIe硬核和引擎控制模块交互式连接。引擎控制模块包括寄存器模块、中断模块、SGDMA引擎、SGDMA读缓冲池和SGDMA写缓冲池。用户接口模块包括USER寄存器、TX数据发送接口、RX数据接收接口、动态同步存储器DDR4和曝光处理模块。该现有技术虽然应用了PCIe
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DMA技术，但是该技术方案具体为在SGDMA引擎上的实现，这导致该技术方案的应用范围有限，无法应用在EIT系统中。
[0008]因此，如何提供一种能够提高EIT系统的稳定性和传输带宽，同时降低CPU处理负担的生物电阻抗断层成像系统是业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]为了解决现有技术中EIT系统不够稳定且传输带宽不高的技术问题，本专利技术提出了生物电阻抗断层成像系统及其数据采集方法。
[0010]本专利技术提出的生物电阻抗断层成像系统，包括生物电阻抗断层成像设备与上位
机，所述生物电阻抗断层成像设备包括：
[0011]数据采集模块，接收所述上位机的采集命令采集实时的波形数据；
[0012]PCIe模块，在波形数据采集并处理完毕之后向上位机发送中断指令通知数据采集完成；
[0013]数据整合模块，用于缓存实时采集的波形数据，并按照预设规则对多段波形数据进行排列重组之后，通过直接内存访问技术存入PCIe模块的内存中；在一个具体实施例中，PCIe模块的内存具体为DDR3。
[0014]数据预处理模块，通过直接内存访问技术对所述PCIe模块的内存中的波形数据进行检查以及快速傅里叶变换处理，解算出波形数据的实部和虚部，并通过直接内存访问技术将波形数据的实部与虚部写入至所述PCIe模块的内存中；
[0015]上位机，启用多通道通过直接内存访问技术读取PCIe模块的内存中的波形数据。
[0016]进一步，所述生物电阻抗断层成像设备还包括寄存器读写模块；所述PCIe模块的存储空间被划分为数据存储部分和控制存储部分，所述寄存器读写模块通过直接内存访问技术对所述PCIe模块的控制存储部分所存储的值进行更新，以控制其他模块进行响应。
[0017]进一步，所述PCIe模块包括与上位机之间通过预设通信协议进行通信的User接口；所述上位机的控制命令通过User接口传递给所述寄存器读写模块，实现对所述PCIe模块的控制存储部分的值进行更新；或者所述生物电阻抗断层成像设备的各模块执行对应的控制命令后，对对应的控制存储部分的值进行更新后，通过User接口传递给所述上位机，以反馈对应模块执行对应的控制命令的响应结果。
[0018]进一步，所述寄存器读写模块通过直接内存访问技术对所述控制存储部分中用于存储采集命令的对应寄存器的值进行修改，以触发所述数据采集模块开始采集实时的波形数据或者停止采集实时的波形数据。
[0019]进一步，所述寄存器读写模块通过直接内存访问技术对所述控制存储部分中用于存储波形数据采集轮次的对应寄存器的值进行修改，当对应寄存器的值达到预设最大采集轮次时触发所述PCIe模块向所述上位机发送中断指令。
[0020]进一步，所述PCIe模块包括中断请求单元，通过所述中断请求单元发送所述中断指令。
[0021]进一步，所述数据整合模块按照预设规则对多段波形数据进行排列重组包括：将各段波形数据按采集顺序进行排列，并切除各段波形数据的正弦波第N次过零点之前的数据，将各段波形数据的正弦波第N次过零点之后的数据按排列顺序进行拼接重组。
[0022]进一步，所述数据整合模块在排列重组后的波形数据的数据量达到预设数据量后，再将排列重组后的波形数据存入所述PCIe模块中。
[0023]进一步，所述数据预处理模块对所述PCIe模块存储的波形数据进行检查具体为校验所述波形数据的完整性。
[0024]上述技术方案中包含了应用于具有寄存器读写模块的生物电阻抗断层成像系统的数据采集方法，包括：
[0025]所述上位机通过PCIe模块访问寄存器读写模块，以发送采集命令，控制所述数据采集模块开始运行，同时数据采集模块输出实时测量的波形数据；
[0026]将多段波形数据缓存到数据整合模块，数据整合模块按照预设规则对多段波形数
据进行排列重组，等待存入PCIe模块的数据存储部分；
[0027]当排列重组后的波形数据达到预设数据量，且PCIe模块的数据存储部分允许被写入时，将排列重组后的波形数据存入所述PCIe模块的数据存储部分；
[0028]数据预处理模块对存入的波形数据进行数据完整性检查，检查完成之后进行快速傅里叶变换处理，计算出波形数据的实部和虚部，并在所述PCIe模块的数据存储部分允许被写入时，将波形数据的实部和虚部写入至所述PCIe模块的数据存储部分；
[0029]所述PCIe模块判断数据采集轮次是否到了预设最大采集轮次时，若是，则向上位机发送中断指令，通知上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物电阻抗断层成像系统，包括生物电阻抗断层成像设备与上位机，其特征在于，所述生物电阻抗断层成像设备包括：数据采集模块，接收所述上位机的采集命令采集实时的波形数据；PCIe模块，在波形数据采集并处理完毕之后向上位机发送中断指令通知数据采集完成；数据整合模块，用于缓存实时采集的波形数据，并按照预设规则对多段波形数据进行排列重组之后，通过直接内存访问技术存入PCIe模块的内存中；数据预处理模块，通过直接内存访问技术对所述PCIe模块的内存中的波形数据进行检查以及快速傅里叶变换处理，解算出波形数据的实部和虚部，并通过直接内存访问技术将波形数据的实部与虚部写入至所述PCIe模块的内存中；上位机，启用多通道通过直接内存访问技术读取PCIe模块的内存中的波形数据。2.如权利要求1所述的生物电阻抗断层成像系统，其特征在于，所述生物电阻抗断层成像设备还包括寄存器读写模块；所述PCIe模块的存储空间被划分为数据存储部分和控制存储部分，所述寄存器读写模块通过直接内存访问技术对所述PCIe模块的控制存储部分所存储的值进行更新，以控制其他模块进行响应。3.如权利要求2所述的生物电阻抗断层成像系统，其特征在于，所述PCIe模块包括与上位机之间通过预设通信协议进行通信的User接口；所述上位机的控制命令通过User接口传递给所述寄存器读写模块，实现对所述PCIe模块的控制存储部分的值进行更新；或者所述生物电阻抗断层成像设备的各模块执行对应的控制命令后，对对应的控制存储部分的值进行更新后，通过User接口传递给所述上位机，以反馈对应模块执行对应的控制命令的响应结果。4.如权利要求2所述的生物电阻抗断层成像系统，其特征在于，所述寄存器读写模块通过直接内存访问技术对所述控制存储部分中用于存储采集命令的对应寄存器的值进行修改，以触发所述数据采集模块开始采集实时的波形数据或者停止采集实时的波形数据。5.如权利要求2所述的生物电阻抗断层成像系统，其特征在于，所述寄存器读写模块通过直接内存访问技术对所述控制存储部分中用于存储波形数据采集轮次的对应寄...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡耀天，祝荣荣，
申请(专利权)人：上海融易迈医疗健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：